Zasnova optimizacije napetosti nosilne plošče tirnice in tehnologija za-prilagoditev dinamične obremenitve za proge-težke obremenitve
Kakšne so značilnosti napetosti in oblike odpovedi tlačnih plošč tirnic v težkih-tegovalnicah?
Napetostne značilnosti tirnih tlačnih plošč pri težkih-tegovih se v glavnem kažejo kot-visokofrekvenčne izmenične bočne obremenitve, lokalna koncentracija napetosti in dinamična superpozicija udarcev. Ko vlak vozi mimo, se stranske vibracije tirnice prenesejo na tlačno ploščo in tvorijo izmenično obremenitev s frekvenco 10-50Hz, kar lahko povzroči poškodbe tlačne plošče zaradi utrujenosti. Deli koncentracije napetosti tlačne plošče so predvsem na upogibnih delih in okoli lukenj za vijake, s faktorjem koncentracije napetosti nad 2,8, kar je veliko višje od stopnje napetosti telesa tlačne plošče, ki je glavno območje, kjer se začnejo razpoke. Dinamična superpozicija udarca je tipična značilnost vrvi za-težke vleke. Ko vozi vlak z osno obremenitvijo 30 t ali več, bo ustvaril takojšnjo udarno obremenitev na tlačno ploščo z najvišjo vrednostjo več kot 3-kratne statične obremenitve, kar bo poslabšalo plastično deformacijo tlačne plošče. Oblike odpovedi tirnih tlačnih plošč v progah za težki tovor vključujejo predvsem tri vrste: zlom zaradi utrujenosti na upogibnih delih, obrabna deformacija okrog lukenj za vijake in celotno plastično deformacijo tlačne plošče. Utrujeni lom se večinoma pojavi 1-2 leti po začetku uporabe tlačne plošče, pri čemer se razpoke raztezajo od upogibnih delov do telesa; obrabna deformacija okoli lukenj za vijake je posledica relativnega drsenja med tlačno ploščo in vijaki, in ko stopnja obrabe preseže 2 mm, se učinek pritrditve zmanjša; celotna plastična deformacija se kaže kot ločitev pritisne površine tlačne plošče od strani tirnice, kar ne more omejiti bočnega odmika tirnice in neposredno ogroža varnost vožnje.
Kakšna je osnovna konstrukcijska shema za optimizacijo napetosti strukture tlačne plošče tira?
Osnovna shema zasnove za optimizacijo napetosti strukture tlačne plošče tirnice je zasnova razpršitve napetosti, spremenljivo ujemanje-preseka in povečanje kontaktne površine. Zasnova razpršitve napetosti spremeni pravo{2}}upogibanje tlačne plošče v ločni prehod R15-R20 mm, zmanjša faktor koncentracije napetosti na upogibnem delu z 2,8 na manj kot 1,3 in odpravi vir koncentracije napetosti. Spremenljivo ujemanje-prereza prilagodi debelino-prereza glede na porazdelitev napetosti tlačne plošče. Na območjih koncentracije napetosti, kot so upogibni deli in okrog lukenj za vijake, se debelina preseka-poveča z 12 mm na 18 mm, da se izboljša-nosilnost; na ravnih območjih z nizko{16}}napetostjo je debelina-preseka zmanjšana z 12 mm na 8 mm, da se doseže lahek dizajn, hkrati pa se zagotovi enakomerna porazdelitev napetosti. Zasnova povečane kontaktne površine spremeni kontaktni način med tlačno ploščo in tirnico iz linijskega stika v površinski stik. Pritisna površina tlačne plošče ima obliko loka s stopnjo prileganja, ki je večja ali enaka 90 % s stranjo tirnice, kar zmanjšuje kontaktno napetost in preprečuje lokalno obrabo. Poleg tega optimizirajte razporeditev lukenj za vijake na tlačni plošči, spremenite eno-vrstne vijake v dvo-vrstno simetrično razporeditev, prilagodite razmik med vijaki s 150 mm na 200 mm, tako da je obremenitev enakomerno porazdeljena na dva vijaka, kar zmanjša obremenitev enega samega vijaka. Po končani strukturni optimizaciji je za preverjanje potrebna analiza simulacije končnih elementov, ki simulira udarno obremenitev vlakov za težke vleke, da se zagotovi, da je vrednost napetosti vsakega dela tlačne plošče nižja od meje utrujenosti materiala.
Kakšni so ukrepi za nadgradnjo zmogljivosti materiala za tlačne plošče v težkih-tovornih linijah?
Ukrepi za nadgradnjo zmogljivosti materiala za tlačne plošče na progah za-težki prevoz se osredotočajo na tri vidike:-matrični material z visoko trdnostjo, obdelavo za ojačitev površine in modifikacijo proti-utrujanju. Matrični material uporablja nizko-legirano jeklo z visoko-trdnostjo Q460 namesto tradicionalnega jekla Q235. Meja tečenja jekla Q460 je večja ali enaka 460MPa, natezna trdnost pa je večja ali enaka 550MPa, kar je več kot dvakrat več kot jeklo Q235, z odlično odpornostjo na plastično deformacijo. Obdelava površinske utrditve vključuje sestavljeni postopek laserskega kaljenja + strelnega peeninga. Ključni deli, kot so upogibni deli in okrog lukenj za vijake tlačne plošče, so izpostavljeni laserskemu kaljenju, pri čemer je globina kaljenja nadzorovana na 1,5-2 mm, trdota površine pa lahko doseže HRC50-55, kar izboljša površinsko odpornost proti obrabi in odpornost proti utrujenosti; po kaljenju se izvede strelno peening, da se na površini oblikuje sloj preostale tlačne napetosti z debelino 0,2-0,3 mm, z vrednostjo preostale tlačne napetosti do -300MPa, kar izravna učinek izmenične natezne napetosti in upočasni nastanek razpok zaradi utrujenosti. Modifikacija proti utrujenosti je dosežena s toplotno obdelavo s kaljenjem in popuščanjem, s postopkom kaljenja + visokotemperaturnega popuščanja s temperaturo kaljenja 880-900 stopinj in temperaturo popuščanja 600-620 stopinj, tako da material pridobi strukturo kaljenega sorbita z udarno žilavostjo večjo ali enako 50J (-20 stopinj), močno izboljšanje dinamične odpornosti materiala na udarce. Za tlačne plošče v napeljavah za težke tovore v jedkih okoljih je na površino napršen fluoroogljikov premaz z debelino 30-40 μm, ki ima odlično vremensko odpornost in odpornost proti koroziji, stopnja adhezije premaza pa je večja ali enaka 1, kar zagotavlja, da med dolgotrajno uporabo ni luščenja.
Katere so ključne točke skupnega načrtovanja prilagajanja med tirnimi tlačnimi ploščami, tirnicami in sorniki?
Sodelovalna prilagoditvena zasnova med tlačnimi ploščami, tirnicami in sorniki mora doseči tri cilje: koordinacijo napetosti, ujemanje velikosti in združljivost proti koroziji. Kar zadeva koordinacijo napetosti, se mora togost tlačne plošče ujemati s togostjo tirnice. Togost tlačne plošče za težke -vlečne proge je nadzorovana pri 120-150 kN/mm, da se zagotovi, da se tlačna plošča in tirnica sinhrono deformirata pod udarno obremenitvijo vlaka, s čimer se izognete koncentraciji napetosti, ki jo povzročajo razlike v togosti. Kar zadeva ujemanje velikosti, mora biti lok pritisne površine tlačne plošče skladen z lokom strani tirnice. Lok tlačne plošče, prilagojene nacionalnim standardnim tirnicam, je R130 mm, lok tujih standardnih tirnic pa je treba prilagoditi v skladu z ustreznimi standardi; premer luknje za vijak tlačne plošče mora tvoriti prehodno prileganje s premerom vijaka, pri čemer je prilegajoča reža nadzorovana na 0,05–0,1 mm, da se prepreči okvara pri prenosu obremenitve, ki jo povzročijo prevelike vrzeli. Kar zadeva korozijsko združljivost, bi morale površinske prevleke tlačne plošče, tirnice in sornika prevzeti materiale z enakim potencialom, kot je prevleka Dacromet, da bi se izognili elektrokemični koroziji, ki jo povzročajo potencialne razlike; izolacijsko tesnilo z debelino 2 mm je položeno na kontaktno površino med tlačno ploščo in tirnico, ki lahko ne samo ublaži vibracije, ampak tudi prepreči korozijo, ki jo povzroči neposredni stik med obema kovinama. Pri načrtovanju skupne prilagoditve je treba upoštevati tudi postopek namestitve. Montažni navor tlačne plošče se mora ujemati s stopnjo navora vijaka. Navor vgradnje tlačne plošče za proge za težke tovore je nadzorovan pri 800–900 N·m, da se zagotovi, da se sila pritiska tlačne plošče na tirnico stabilno vzdržuje pri 25–30 kN, s čimer se doseže zanesljiva omejitev.
Kakšni so kazalniki preskusa učinkovitosti in sprejemljivi standardi za tlačne plošče v težkih-telovadnih linijah?
Indikatorji preskusa učinkovitosti tlačnih plošč v črtah za-težki prevoz vključujejo tri kategorije: indikatorji mehanske učinkovitosti, indikatorji učinkovitosti utrujenosti in indikatorji prilagoditve namestitve. Indikatorji mehanske zmogljivosti testirajo mejo tečenja, natezno trdnost in udarno žilavost materiala. Meja tečenja jeklenih tlačnih plošč Q460 je večja ali enaka 460MPa, natezna trdnost večja ali enaka 550MPa, -20-stopinjska udarna žilavost pa večja ali enaka 50J; trdota površine je preizkušena s testerjem trdote Rockwell, trdota kaljenih delov pa je večja ali enaka HRC50. Indikatorji učinkovitosti utrujenosti se testirajo na preskusni napravi za utrujenost z uporabo izmenične obremenitve s frekvenco 30 Hz in amplitudo obremenitve 20-30kN. Tlačna plošča mora prestati 2 milijona ciklov obremenitve brez razpok, življenjska doba ob utrujenosti pa je več kot dvakrat daljša od običajnih tlačnih plošč. Indikatorji prilagoditve namestitve preverjajo dimenzijsko natančnost in prileganje namestitve tlačne plošče. Odstopanje debeline tlačne plošče Manjše ali enako ±0,5 mm, odstopanje širine Manjše ali enako ±1 mm; stopnja prileganja tirnici Večja ali enaka 90 % in navpični odmik tlačne plošče po namestitvi Manjši ali enak 1 stopinji; odstopanje stopnje položaja luknje za vijak Manjše ali enako ±0,5 mm, da se zagotovi natančna namestitev vijaka. Standard sprejemljivosti je, da vsi preskusni indikatorji izpolnjujejo standarde, stopnja kvalifikacije iste serije tlačnih plošč pa je večja ali enaka 99%; nameščene tlačne plošče je treba -preskusiti z obremenitvijo na kraju samem in ko vozijo težki-vlaki, je največja obremenitev tlačne plošče manjša ali enaka dovoljeni obremenitvi materiala; letna stopnja škode med obratovanjem Manjša ali enaka 0,5 %, ki izpolnjuje zahteve dolgoročnega obratovanja prog za težki prevoz. Nekvalificirane tlačne plošče je treba v celoti odstraniti in jim je strogo prepovedan vstop na gradbišče.